Изчисляване на заземяването на частна къща, сграда, подстанция, електрическо оборудване, мълниезащита, кабели, цехове: ГОСТ
Заземителният проводник е жълт със светлозелена ивица. Всеки, който поне веднъж инсталира кабелите в къщата си, се чудеше: „Защо, всъщност, е необходимо?“. Важно ли е да усложните дизайна, да направите допълнителни разходи? Каква е целта на заземяването и как да го монтирате правилно, за да изпълнява възложените задачи?
От какво може да се спасяват хората?
В живота на нашите далечни предци нямаше друго електричество, освен атмосферното. Първите системи за заземяване служат само за защита от мълния. Находки, които могат да бъдат класифицирани като мълнии проводници, открити от археолозите при разкопки на древни египетски селища. Това са някои дълги медни пръчки, единият край се потапя в земята и се извисява над сградите.
Има доказателства, че дори третият Рамзес е заповядал да се монтират мачти, украсени с благородни метали, за да се предпазят храмовете от мълния. Въпреки това, след като гръмоотвод не е чул до осемнадесети век, когато те станаха широко разпространени и са научно основани.
Въпреки това, с развитието на технологии, основани на използването на електричество, учените се сблъскаха с въпроса за защита на хората от вредните фактори на електрическия ток, но този път не атмосферни, а „дом“, генерирани от машини, построени от един и същ човек. Решението се оказа на повърхността.
Всъщност, заземяване - почти точно копие на дизайна на гръмоотвода. От опасната зона токът се отклонява в земята с помощта на фидер - метален прът, тел, кабел. С помощта на заземяване предпазват електрическите уреди, домашните мрежи, битовите и промишленото оборудване. В случаите, когато възникне пожар в обекти за електроснабдяване, пожарните помпи и дори преносимите бъчви (пожарни маркучи), използвани от пожарникарите за гасене на пожар, се заземяват със специални устройства.
Принципът на защитния ефект на заземяването
Принципът на заземяване е изключително прост. Каква е вредната (разрушителна) сила електрически ток? Всичко започва с факта, че много голям брой отрицателно заредени частици - електрони - се натрупват на едно място по време на създаването на специални условия. Но тъй като всичко в природата се стреми към равновесие, този излишък от частици се насочва там, където има малко такива. Не звучи твърде страшно, но когато поток от електрони се втурва към земята от електрифицирани облаци, те, тези малки частици, успяват да загреят слоевете на атмосферата до милиони градуса.
Изобретателите са се научили да пускат този поток в мирна посока електрически проводници. Преминавайки през проводника, електроните го нагряват, понякога ярко светят от топлината или създават електромагнитни полета, които задвижват роторите на мощните двигатели.
Но машините понякога се провалят и потокът от електрони, който търси начин, го прекарва през човешкото тяло. Заземяването просто осигурява заредени частици, ако може да се каже така, алтернативен път - по-удобен път с по-малко съпротивление.
По този начин, повечето от електроните преминават през земния контур, намалявайки силата на тока, преминаващ през човешкото тяло. Инсталиране и правилно изчисляване на заземяването мълниезащита - необходимо условие за безопасността на живот в къщата.
Изисквания за заземяване
Ако изчисляването на заземяването на частна къща, както и решението за необходимостта от нейното инсталиране, се основава изцяло на съвестта на собственика, тогава това не е случаят с промишлени сгради и помещения. Така, съгласно съществуващите правила за електрическата инсталация, наличието и характеристиките на заземяващата система зависят не само от напрежението, под което работят машините, но и от микроклимата.
Изчисляването на електрическото заземяване се извършва на етапа на проектиране. В помещения, в които се използва променлив ток с напрежение по-високо от 50V или постоянно над 120V, заземяващото устройство е задължително във всички случаи. С по-ниско напрежение - от 25V до 50V AC или 60 ... 120V DC - изчислението на ГОСТ за заземяване изисква само в помещения с повишена опасност. Заземителните инсталации също са заземени.
Машините, работещи на електроенергия с напрежение по-малко от посочените стойности, се заземяват само в работилници с висока влажност или във фабрики, където има опасност от образуване на газо-въздушни или газо-прахови експлозивни смеси.
Числени характеристики на заземяване
Изчисляването на заземяването на сградата за всякакви цели започва с определяне на необходимите характеристики на системата. Концепцията за съпротивление на заземяващото устройство няма смисъл да се разглежда в детайли. Това не е нищо повече от съпротивлението на самата заземяване (тръбопровод, стоманена рамка на армировка, метален заземителен прът), свързан със заземяващия проводник. Включете в изчисляването на заземяването тези данни не си струва заради малкия им размер.
Основният интерес е съпротивлението на заземяване на разпръскването на ток. Това съпротивление се измерва между самото заземяване и почвата. Точката на почвата се взема на повърхността.
Стандартни стойности на устойчивост на заземяване при разпръскване:
- трифазен ток 660V или еднофазен 380V - 2 ома;
- трифазен ток 380V или еднофазен 220V - 4 ома;
- трифазен ток 220V или монофазен 127V - 8 ома.
Естествено заземяване
Изчисляването на заземяването зависи от вида и характеристиките на защитения обект. Въпреки това, за някои видове сгради, по-специално частни къщи и вили, изглежда напълно възможно да се използва естествено заземяване.
Най-доброто от тях се счита за всякакъв вид комуникация, провеждана към къщата посредством метални тръби, поставени под земята. Собствениците на жилища, на разположение на които такова окабеляване е на разположение, по принцип, не може да изчисли заземяването. Пример за това е водопровод от стоманени тръби или канализация от къща до септична яма, изработена от чугун.
Поради дължината си, тези комуникации обикновено са отлични по отношение на устойчивост на разпространение. Особено добре работи водопроводната линия. Факт е, че за да се избегне замръзване на тръбите през зимата, такива линии са заровени под дълбочината на максимално замръзване на почвата в района. А това от своя страна предпазва системата от увеличаване на съпротивлението, причинено от превръщането на подпочвените води в лед, и обратно - изсушаването на почвата.
Вторият вариант на естественото заземяване може да служи като армировка на бетонната основа. Обаче има едно условие - подходящи са само фитинги със заварена рамка, както между свързаните с тях пръти плетена тел, Няма достатъчно надежден контакт.
Изкуствено заземяване
Напоследък обаче комуникацията е изключително рядко поставена метална тръба директно в земята, поради нестабилността на този метод. Най-често заземителните елементи се изработват и монтират специално, което се предшества от изчисляването на заземяването. Пример за най-често срещания дизайн са металните пръти, забити в земята. Краищата на прътите, стърчащи от земята, са свързани в една електрическа верига. Надеждни връзки се постигат по различни начини - електродъгово заваряване, резбови връзки и др.
Този дизайн е универсален и най-разпространен. Трябва да се спрем на него. Каква е неговата гъвкавост? Всичко е за прътите - ако съпротивлението на разпръскването на електрически ток е по-високо от необходимото, системата просто се увеличава с допълнителни елементи. В допълнение, изключителната простота на такова заземяване и възможността да се монтира от всякакви налични материали в ролята играят роля.
В основата на заземяването са метални пръти. Както показва практиката, производството и експлоатацията на заземяването, основното изискване за тях - те трябва да бъдат лесно забити в земята с конвенционален чук с дължина около 1,5 метра.
За тези цели, най-често се вземат стоманени тръби тръба или сантиметър пръчка (арматура). С други думи - всичко, което остава на строителната площадка след построяването на къщата.
Цялата конструкция е монтирана на разстояние около 2 метра от сградата. Пръчките се забиват в земята на разстояние 1,5 метра един от друг под формата на права линия или затворен контур. Между краищата на прътите е вкопан жлеб с малка дълбочина и ширина, в който стоманена тел или армировка са положени на около 4 ... 6 mm и заварени последователно към края на всяка пръчка. След това всички пръчки се задвижват по-дълбоко, така че контурът, който ги свързва, потъва в земята и цялата структура е запълнена. На повърхността остава краят на пръта, който е най-близо до къщата - за свързване на заземяващата електрическа верига.
Изчисляване на заземяващата система
Изчислението се свежда до изчисляване на броя на прътите, необходими за постигане на посочените параметри на заземяване. За да се направи изчислението е необходимо да се знае съпротивлението на един прът. Това съпротивление може да бъде измерено или изчислено.
Измерването се извършва по метода, показан на фигурата.
Съпротивлението на пръта се определя от формулата
R = U / I, където
U е напрежението, измерено с волтметър, V;
I е силата на тока, измерена с амперметъра, A.
Изчисляването на заземяването може да се направи без измервания, за това трябва да се използва доста сложна формула, която е универсална за всяко вертикално заземяване.
За да се изчисли с помощта на тази формула, са необходими следните първоначални данни:
ρ eq - еквивалентно съпротивление на почвата, Ohm; m;
L - дължина на пръта, m;
d - диаметър на пръта, m;
T е разстоянието от земната повърхност до средата на заземяването (геометричен център на пръта), m
еквивалентен специфично съпротивление почвата - стойността се нормализира за известни видове почви:
- торфища, горски находища - 15 ... 25 Ohm; m;
- хумус, чернозем - 45 ... 55 Ohm; m;
- глина и глинеста почва - 55 ... 65 Ohm; m;
- песъчливо-глинести почви - 140 ... 160 Ohm; m;
- пясъчници с дълбочина на подземните води до 5m - 500 Ohm;
- пясъчници с подземни води, по-дълбоки от 5 m - 1000 Ohm; m;
След като веднъж е известно съпротивлението на един вертикален прът, може да се изчисли техният необходим брой.
R n - нормализирано съпротивление на разпръскване на тока на заземяващото устройство, Ом;
ψ е сезонният климатичен коефициент на устойчивост на почвата, а за средната зона на Руската федерация - 1.7.
Как изглежда на практика?
Изчисляване на електрическото заземяване. Пример за това е частна къща, използва се еднофазна електрическа мрежа, необходимата устойчивост на разпръскване не е по-висока от 4 ома. Местоположение - Чернозем: еквивалентното съпротивление на почвата е 50 Ohm. M. За оборудването на заземяващата система се използват стоманени тръби с дължина 160 cm и диаметър 32 mm.
Изчисляване на едно заземяване:
Знаейки устойчивостта на разпръскване на n-то заземяване, лесно се изчислява необходимия брой от тях:
Отговор: 11 заземяване.
Съвети
Сухата почва е безполезен проводник на електрически ток, така че на песъчливи почви, колкото по-дълги са земните пръти, толкова по-добре.
Тъй като е постоянно във влажна почва, изграждането на тънък метал много бързо ще се срине в резултат на корозия и ще престане да изпълнява функциите си. Следователно, прътовите пръти трябва да са направени от достатъчно дебели валцовани материали.
Отлично заземяване може да бъде водоносен хоризонт, ако корпусът е метален.
Ако покривът на къщата е направен от метал (гофриран), той е задължително заземен. Такава конструкция е отлична мълниезащита на сградата.
Готови светкавици могат да бъдат получени чрез заземяване на металната мачта на телевизионна антена, ако има такава.
Характеристики на изчислението на индустриалното заземяване
Изчисляването на заземяващата подстанция е задължително. На територията на електрическата подстанция има голямо количество оборудване, работещо с високо напрежение. Почти цялото оборудване (трансформатори, електрически щитове стоманобетонните и железните опори на машините, кабелните съединители, капаците на кабелните канали и разединителите) трябва да бъдат заземени.
Съпротивлението на разпръскване на ток при разглежданите обекти не трябва да надвишава 0.5 ома. За да се постигне дадена цифра, при използване на подстанционно оборудване, максималното използване се извършва от естествено заземяване, като тръбопроводи на подземни кабелни канали, метални стълбове и кабели, които ги поддържат.
Съпротивлението на такива системи се изчислява по формулата:
където
R Tr - съпротивлението на кабелните единични предавателни линии, Ohm;
R op - съпротивление на разпръскващия ток на опората, Ohm.
Изчисляването на заземяващия цех на промишлено предприятие се извършва в зависимост от наличността и количеството на инсталираното оборудване. Самият изчислителен алгоритъм не се различава от разглеждания пример. Съгласно разглежданата схема се прави и изчисление на кабелното заземяване.